Com fer un PCB personalitzat mitjançant un gravador làser de baixa potència: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Per IgorF2 Segueix-ne més per l'autor:

Quant a: Creador, enginyer, científic boig i inventor Més informació sobre IgorF2 »

Quan es tracta de fabricar un PCB casolà, podeu trobar diversos mètodes en línia: des dels més rudimentaris, amb només un bolígraf, fins als més sofisticats amb impressores 3D i altres equips. I aquest tutorial recau en aquest darrer cas. En aquest projecte us mostro com fabricar una placa de circuit imprès mitjançant un tallador làser de baix cost i poca potència.

Fins fa poc, només trobareu una d'aquestes màquines a makerspaces o altres instal·lacions comercials. Costarien milers de dòlars, de manera que un fabricant normal no en podria tenir cap per ell mateix. També hi ha alguns serveis de tall per làser en línia, però al meu entendre que no serien l’opció perfecta per fer prototips ràpids. Per sort, ara hi ha diverses màquines de gravat làser disponibles en línia. La majoria tenen làser de baixa potència i només es poden utilitzar per gravar i gravar dibuixos en diferents superfícies (vidre, metall o fusta, per exemple). La seva superfície i potència làser són només una fracció de les màquines professionals, però seria un bon començament per a fabricants i aficionats.

En aquest tutorial us mostraré com he utilitzat un gravador làser de baixa potència per produir una placa de circuit imprès (PCB). Seria una bona alternativa si voleu fer el vostre primer prototip de placa de circuit (almenys fins que no demaneu una versió millor a un fabricant en línia!).

Podeu trobar el tallador làser que he utilitzat als següents enllaços:

rebrand.ly/laserengraver-BG

rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

Sabíeu que podeu trobar una impressionant classe de tall per làser aquí a Instructables? Comprova-ho:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

_

Quan es tracta de fer uma PCB caseira, pot trobar diversos mètodes en línia: des de més rudimentaris, utilitzant apenas uma caneta, até més sofisticats utilitzant impressores 3D i altres equipaments. E esse tutorial cai nesse último caso! Nesse projecto eu mostro com fabricar uma placa de circuito impresso using uma cortadora a laser de baixa potência e baixo custo.

Até recentment, només trobaràs algunes màquines em makerspaces o altres instal·lacions comercials. Eles custariam milhares de dòlars, tant com un fazedor com no seria capaç de ter uma pròpria. Você pots trobar també alguns serveis de tall a laser on-line, mas, na minha opinião, they não seriam a escolha perfeita for prototipagem ràpid. Feliçment, existeixen màquines importants de màrqueting a laser disponibles en línia! A maioria delas têm lasers de baixa potência e podem ser usades apenas per gravação em diferents superfícies (vidro, metal ou madeira, per exemple). Sua area de superfície e potência de laser são apenas uma fração das máquinas profissionais, mas são um bom começo for os fazedores e entusiastas. Neste tutorial, mostrarei com usei uma gravadora a laser de baixa potència per produir a placa de circuit impreso (PCB ou PCI). Pode ser uma boa alternativa se você tiver uma dessas máquinas ao seu alcance e quiser fazer um primer protótipo e uma placa de circuit (pelo menos até encomendar uma versão melhorada de algum fabricante online!).

Podeu trobar una gravadora a làser usada nesse tutorial no link abaixo:

rebrand.ly/laserengraver-BGhttps://rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

Você sabia que podeu trobar una incrível aula de corte a laser aqui na Instructables? Confira:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

Pas 1: eines i materials

En aquest tutorial s’han utilitzat les següents eines i materials:

• Gravador làser de 10W (enllaç / enllaç / enllaç). Es va utilitzar per imprimir el dibuix del circuit en una placa de PCB de coure en blanc.
• PCB de coure (enllaç / enllaç / enllaç). Les plaques de circuits casolans solen imprimir-se en plaques fenòliques recobertes de coure. Tota la superfície del tauler està recoberta (per un costat o pels dos). El coure és un material conductor, mentre que el substrat fenòlic no pot conduir l’electricitat. En eliminar parts de la capa de coure, es poden crear pistes entre els components, creant la placa de circuit.
• Tinta a base d’aigua PVA de làtex. Com veureu més endavant en aquest tutorial, he utilitzat tinta a base d'aigua per crear una màscara a la superfície d'un PCB de coure. Aquesta màscara impedeix que la solució de clorur fèrric elimini parts de la capa de coure.
• Pinzell. S’haurà d’aplicar una capa gruixuda de pintura a la placa de circuits i un pinzell serà útil aquí.
• Clorur fèrric. Es tracta d’una sal i s’ha de dissoldre en aigua abans d’utilitzar-la. Aquesta solució és capaç de corroir el coure, eliminant-lo del substrat fenòlic. Apliqueu una màscara i només es dissoldran les parts de la placa de coure exposades a la solució.
• Paper de vidre. Al final, haureu de treure la màscara restant del tauler. Això es pot fer fàcilment amb un paper de vidre.

_

Els següents materials i eines foram utilitzat nesse tutorial:

• Gravadora làser de 10W (link / link / link). Esse equipamento fue usado para imprimir do desenho do circuito em uma placa cobreada nova.
• PCB de coure (enllaç / enllaç / enllaç). Circuits caseiros são normalmente impressos in placas cobreadas de fenolite, podendo ter um lado o ambos revestidos con cobre. O cobre é um material condutor, enquanto o substrato de fenolite es comporta com a aïllant d’elèctricitat. Removendo-se partes da camada de cobre, se puede-criar trilhas entre os componentes, criando-se assim um circuito impresso.
• Tinta PVA base àgua. Como você vai ver posteriormente nesse tutorial, eu usei uma tinta base água para criar uma máscara na superfície da placa cobreada. Essa màscara evita que parts da camada de cobre sejam ermovidas pela solució de cloreto de ferro.
• Pincel. Uma camada de tinta precisará ser aplicada sobre una placa de circuito a ser impressa, e um pincel serà bem útil nesse moment.
• Cloreto de ferro. Essa substância és venuda na forma de um sal que deu ser dissolvida em àgua abans de ser usada. Essa solució és capaç de corregir o coure, removent-o do substrat format pela placa de fenolite. Aplicant-se uma máscara, garante-se que apenas nas partes de cobre expostas serão dissolvidas.
• Lixa. Ao fim do processo, você precisará remover o restante da máscara da placa. Isso can ser fet facilmente using-se uma lixa.

Pas 2: Procés de fabricació casolà de PCB

El procés de fabricació de PCB casolans consisteix normalment en els passos següents:

1. Disseny de PCB

En aquest pas es fa el dibuix del tauler a produir. És possible tant dissenyar un nou tauler com fer còpies de projectes open source. Es poden utilitzar diferents programes CAD (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, etc.).

2. Apliqueu una màscara al PCB

Un cop dissenyada la placa de circuits impresos, s’ha de transferir a la placa de circuits. Hi ha diverses maneres de fer-ho: mitjançant el mètode tèrmic (mitjançant la transferència de tòner d’un full de paper a la placa, aplicant calor), manualment (dibuixant els circuits amb un bolígraf adequat) i fins i tot utilitzant una impressora 3D. En aquest projecte, he utilitzat un gravador làser per transferir el disseny a la placa.

3. Gravat químic del PCB

Una vegada que la màscara es transfereix a la placa, es realitza la corrosió de les parts de la placa per eliminar les parts del coure. Al final del procés, la placa només hauria d’estar amb les pistes que formen el circuit.

4. Neteja i acabat

Un cop acabada la corrosió, la placa estarà a punt per netejar-se, perforar-se i soldar els components. Després d’això, només cal que ho comproveu tot, engegueu-lo i sigueu feliços.

_

El procés de fabricació de PCB caseira consisteix normalment en els següents passos:

1. Disseny de placa

Nesse passo é fet o desenho da placa que se pretende produzir. És possible tant realitzar o projectar una placa nova, quant realitzar còpies de projectes opensource. Diferents softwares de CAD podem ser utilitzats (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, etc.).

2. Aplicação da máscara na PCB

Uma vez com o desenho do circuito impresso, és necessari transferir-lo per a una placa de circuit. Existem várias formes de fazer isso: using o method térmico (transferindo-se toner de uma folha de papel para a placa, através da aplicação de calor), manualment (desenhando-se os circuito com uma caneta apropriada) e até mateix utilitzant-se uma impressora 3D. Nesse projeto, utilizei uma cortadora laser per transferir o desenho per a placa.

3. Corrosão da PCB

Uma vez transferida a máscara para a placa, es realitza a corrosió de parts da placa per remoção de parts do cobre. Ao fim do processo, a placa deverá ficar apenas com as trilhas que compõem o circuito.

4. Limpeza e acabamento

Uma vez concluída a corrosão, a placa estará pronta for ser limpa, perfurada e ter os components soldados. Depois disso, és només verificar tot, energitzar i ser feliç!

Pas 3: Dissenyar PCB i crear la màscara

Un cop tingueu un disseny de PCB (dissenyat amb qualsevol programari CAD que trieu), podeu exportar-lo en format SVG per llegir-lo en altres programes d’edició gràfica. Es poden exportar diverses capes en aquest procés: vista superior, vista inferior, màscara, seda, etc. Totes les capes estan disponibles en format normal o reflectit. El procés de fabricació descrit en aquest tutorial requereix que s’apliqui una màscara al PCB. La part de la placa de coberta que cobreix la màscara no es corroirà i, per tant, es conservarà a la placa final. Les parts que no estiguin cobertes amb la màscara s’exposaran al clorur de ferro, quedaran corroïdes i retirades de la placa de circuits impresos.

En aquest procés, cal recobrir tota la placa amb una capa de pintura i eliminar només algunes seccions amb el gravador làser.

D’aquesta manera, la màscara generada per la majoria de programari hauria de tenir els colors invertits (invertir els píxels negres a blanc i viceversa). Per realitzar la inversió de màscares, es van utilitzar dos programes:

- Inkscape: s’utilitza per convertir fitxers SVG a format d’imatge (PNG). També s’utilitza per transformar el dibuix en una imatge en blanc i negre (si s’exporta CAD en format de color);

- Gimp: s’utilitza per invertir el color de la màscara (píxels blancs en píxels negres).

La imatge resultant es carrega al programari de gravador làser per imprimir-la a la superfície de la placa.

Presteu atenció a les dimensions de la imatge: comproveu que les dimensions de sortida del programari de gravador làser siguin les desitjades per al prototip real.

En el cas d’aquest tutorial, no es va fer el disseny d’un tauler específic. En lloc d'això, vaig intentar replicar un tauler de codi obert, desenvolupat per Fábio Souza: Franzininho. Aquesta increïble placa es pot muntar i programar fàcilment per usuaris de tots els nivells, és compatible amb Arduino IDE i està totalment dissenyada al Brasil.

Més informació sobre el tauler al projecte Github:

_

Uma vez que você tenha o desenho da placa (projectado using qualquer software de CAD de sua preferência) is possível exportar o model no format SVG para leitura em outros softwares of edição gràfica. Vàrias camadas podem ser exportades nesse process: vista superior, vista inferior, máscara, silk, etc.

O processo de fabricação descrito nesse tutorial requer que seja aplicada uma máscara sobre a PCB. A parte da placa cobreada que estiver coberta pela máscara no serà corroída e, portanto, serà mantida en placa final. As parts que não estiverem cobertas com a màscara serão expostas ao cloreto de ferro, sendo corroídas e removidas da placa de circuito impreso.

Nesse process é necessário revestir tota a placa com uma camada de tinta, e remover apenas algumas seções using a cortadora a laser.

Dessa forma, a màscara gerada pela maioria dos softwares deverá ter suas cores invertida (inverter os pixels pretos para branco e viceversa). Per realitzar un inversió de màscara, per a programes utilitzats:

- Inkscape: utilitzat per convertir arxius SVG en format d'imatge (png). També s'ha utilitzat per transformar o desenvolupar una imatge propera i branca (cas o CAD exportat en format colorit);

- Gimp: utilitzat per inverter a cor da màscara (pixels brancos em pixels pretos).

A imagem resultante is então carregada no software da gravadora a laser for impressão na superfície da placa.

Atentar-se per a les dimensions de la imatge: s’ha de verificar com a dimensions de la informació del programari de la gravadora per a proteccions reals.

No caso desse tutorial, não foi fet o projecto de uma placa específica. Ao invés disso, tentei replicar uma placa opensource, desenvolvida pelo Fábio Souza: a Franzininho. Essa incrível placa pot ser fàcilment muntada i programada per usuaris de tots els níveis, és compatible amb Arduino IDE i inteiramente projectada no Brasil!

Més informació sobre una placa no Github do projecto: